Elektronisches Design - Wie man PCB Stackup Design versteht

Im Allgemeinen muss das PCB-Stack-up-Design zwei Regeln folgen:

1. Jede Verdrahtungsschicht muss eine benachbarte Bezugsschicht (Strom- oder Masseschicht) haben;

2. Die angrenzende Hauptleistungsebene und die Erdungsebene sollten auf einem Mindestabstand gehalten werden, um größere Kopplungskapazität bereitzustellen.

Im Folgenden wird der Stapel von zweilagigem Brett bis achtlagigem Brett zum Beispiel erläutert:

1. Stapeln von einseitiger Leiterplatte und doppelseitiger Leiterplatte

Bei Zweischichtplatten besteht aufgrund der geringen Schichtzahl kein Laminierungsproblem mehr. Die Steuerung der EMI-Strahlung wird hauptsächlich von der Verkabelung und dem Layout betrachtet;

Die Probleme der elektromagnetischen Verträglichkeit von Leiterplatten-Einschicht- und Doppelschichtplatten werden immer prominenter. Der Hauptgrund für dieses Phänomen ist, dass der Signalschleifenbereich zu groß ist, was nicht nur starke elektromagnetische Strahlung produziert, sondern auch die Schaltung empfindlich gegenüber externen Störungen macht. Um die elektromagnetische Verträglichkeit des Schaltkreises zu verbessern, besteht der einfachste Weg darin, den Schleifenbereich des Schlüsselsignals zu reduzieren.

Schlüsselsignal: Aus Sicht der elektromagnetischen Verträglichkeit beziehen sich Schlüsselsignale hauptsächlich auf Signale, die starke Strahlung erzeugen und Signale, die empfindlich auf die Außenwelt reagieren. Das Signal, das starke Strahlung erzeugen kann, ist im Allgemeinen ein periodisches Signal, wie das Signal niedriger Ordnung einer Uhr oder einer Adresse. Störempfindliche Signale sind analoge Signale mit niedrigeren Pegeln.

Ein- und Doppelschichtplatinen werden normalerweise in niederfrequenten analogen Designs unter 10KHz verwendet

1) Die Stromspuren auf der gleichen Schicht werden radial geführt, und die Gesamtlänge der Leitungen wird minimiert;

2) Wenn die Strom- und Erdungskabel laufen, sollten sie nah beieinander sein; Legen Sie einen Erdungskabel auf die Seite des Schlüsselsignaldrahts, und dieser Erdungskabel sollte so nah wie möglich am Signaldraht sein. Auf diese Weise wird eine kleinere Schleifenfläche gebildet und die Empfindlichkeit der differentiellen Modenstrahlung gegenüber äußeren Störungen reduziert. Wenn ein Erdungskabel neben dem Signaldraht hinzugefügt wird, wird eine Schleife mit der kleinsten Fläche gebildet, und der Signalstrom nimmt definitiv diese Schleife anstelle anderer Erdungskabel.

3) Wenn es sich um eine zweischichtige Leiterplatte handelt, können Sie einen Erdungskabel entlang des Signaldrahtes auf der anderen Seite der Leiterplatte unmittelbar unterhalb des Signaldrahtes verlegen, und der erste Draht sollte so breit wie möglich sein. Die so gebildete Schleifenfläche ist gleich der Dicke der Leiterplatte multipliziert mit der Länge der Signalleitung.

Zwei- und Vierschichtlaminate

1. SIG－GND(PWR)－PWR (GND)－SIG;

2. GND－SIG(PWR)－SIG(PWR)－GND;

Für die oben genannten beiden laminierten Designs ist das potenzielle Problem für die traditionelle 1.6mm (62mil) Plattenstärke. Der Schichtabstand wird sehr groß, was nicht nur ungünstig für die Steuerung von Impedanz, Zwischenschichtkupplung und Abschirmung ist; Insbesondere der große Abstand zwischen den Leistungserdungsebenen reduziert die Leiterplattenkapazität und ist nicht förderlich für die Filterung von Rauschen.

Für das erste Schema wird es normalerweise auf die Situation angewendet, in der es mehr Chips auf dem Board gibt. Dieses Schema kann eine bessere SI-Leistung erzielen, was für die EMI-Leistung nicht sehr gut ist. Es wird hauptsächlich durch Verdrahtung und andere Details gesteuert. Hauptaugenmerk: Die Bodenschicht wird auf die Verbindungsschicht der Signalschicht mit dem dichtesten Signal gelegt, was vorteilhaft ist, Strahlung zu absorbieren und zu unterdrücken; Vergrößern Sie die Fläche des Boards, um die 20H-Regel widerzuspiegeln.

Für die zweite Lösung wird sie normalerweise dort eingesetzt, wo die Chipdichte auf der Platine niedrig genug ist und genügend Fläche um den Chip herum vorhanden ist (Platzieren Sie die erforderliche Leistungskupferschicht). In diesem Schema ist die äußere Schicht der Leiterplatte Masseschicht, und die mittleren beiden Schichten sind Signal-/Leistungsschichten. Die Stromversorgung auf der Signalschicht wird mit einer breiten Linie geführt, die die Wegimpedanz des Stromversorgungsstroms niedrig machen kann, und die Impedanz des Signalmikrostreifenweges ist auch niedrig, und die Signalstrahlung der inneren Schicht kann auch durch die äußere Schicht abgeschirmt werden. Aus Sicht der EMI-Steuerung ist dies die beste 4-lagige PCB-Struktur auf dem Markt.

Hauptaugenmerk: Der Abstand zwischen den mittleren zwei Schichten der Signal- und Leistungsmischschichten sollte erweitert werden, und die Verdrahtungsrichtung sollte vertikal sein, um Übersprechen zu vermeiden; die Leiterplattenfläche sollte entsprechend der 20H-Regel kontrolliert werden; Wenn die Verdrahtungsimpedanz gesteuert werden soll, sollte die obige Lösung sehr vorsichtig sein, um die Drähte zu leiten, die unter der Kupferinsel für Stromversorgung und Erdung angeordnet sind. Darüber hinaus sollte das Kupfer auf der Stromversorgung oder Erdungsschicht so weit wie möglich miteinander verbunden sein, um Gleich- und Niederfrequenzanbindung zu gewährleisten.

Dreischichtiges Laminat

Für das Design mit höherer Chipdichte und höherer Taktfrequenz sollte das Design der PCB-6-Lagen-Platine in Betracht gezogen werden, und die Stapelmethode wird empfohlen:

1. SIG－GND－SIG－PWR－GND－SIG;

Für diese Lösung kann diese PCB-Stapellösung eine bessere Signalintegrität erhalten, die Signalschicht grenzt an die Masseschicht an, die Leistungsschicht und die Masseschicht sind gekoppelt, die Impedanz jeder Verdrahtungsschicht kann besser kontrolliert werden, und die beiden Formationen können Magnetfeldlinien gut absorbieren. Und wenn die Stromversorgung und die Masseschicht intakt sind, kann es einen besseren Rückweg für jede Signalschicht bieten.